哪些元素是过渡金属离子(哪些元素是过渡金属元素)

EDTA，即乙二胺四乙酸，俗称乙二胺四乙酸，是一种有机化合物，化学式为C10H16N2O8，常温常压下为白色粉末。它可以通过乙二胺与氯乙酸钠反应和酸化来制备。也可以通过乙二胺与甲醛和氰化钠反应得到四钠盐，然后用硫酸酸化得到。

EDTA是螯合剂的代表物质。它能与碱金属、稀土元素和过渡金属形成稳定的水溶性络合物。EDTA分子中有两个氨态氮原子和四个羧基氧原子。一个EDTA分子有六个配位原子，配位能力强，能与金属离子成键。它既可以用作四齿配体，也可以用作六齿配体，而大多数金属离子的配位数是4或6。

白色无嗅、无味、无色结晶粉末，熔点250℃(分解)。不溶于乙醇和普通有机溶剂，微溶于冷水，溶于氢氧化钠、碳酸钠和氨水溶液。可溶于5%以上的无机酸、氨水和160份沸水。它的碱金属盐可溶于水。

当溶液中有金属离子时，EDTA像螃蟹的钳子一样钳住金属离子，使金属离子难以发生正常的化合价反应，俗称螯合。

以钙、镁、铁、铜、锰的血浆为例。它们在稀溶液中以二价阳离子的形式存在，会与阴离子反应生成盐沉淀出来，比如日常生活中经常遇到的茶壶内壁有茶垢的现象。

1935年，科学家F.Munz首次合成了EDTA。它是由乙二胺(CHN)、氰化钠(NaCN或HCN)(sinax，2011年)和甲醛(HCHO)合成的。

EDTA是1948年工业中的第一个商业产品。很多人认为EDTA化合物便宜，全球需求量很大(约10万吨)。这些商品是盐的形式。例子包括CaNa2EDTA、NaFeEDTA、Na2EDTA、Na4EDTA，...(美国环保局，2004年)。

EDTA是一种氨基多酸，其生产装置一般切换生产DTPA、海德塔等两种重要的氨基多酸产品。国外胺类多酸(EDTA、DTPA、HEDTA)工厂主要集中在美国、西欧和日本。2008年美国、西欧和日本EDTA产量分别约为4.8万吨(100%干酸，下同)、4.1万吨和0.6万吨。这三个地区也是全球EDTA的主要消费地区，2008年的消费量分别约为4.2万吨、3.9万吨和0.7万吨。

在发达国家，是消费增长缓慢的成熟产品。2008年，美国、西欧和日本的消费量在15万吨以上。2000年至2005年，全球年均消费增长率在2%至3%之间，2005年至2010年将降至2%以下。2008年，中国EDTA产量超过5000吨/年，年均增长8%。2011年产量超过2万吨，但大部分厂家采用氯乙酸工艺，成本较高，难以与氰化钠工艺和进口产品竞争。

EDTA及其盐的生产方法有氯乙酸法和氰化钠法。美国的陶氏化学、汽巴-盖基和W.R.Grac，日本的日本化学和昭和电气都有氰化钠EDTA及其制盐技术。中国四川天然气化学研究院拥有氰化钠法的工业生产技术。

我国EDTA应用领域中，化妆品、洗涤剂、纺织、化工等行业需求量最大，占EDTA总需求量的1/3以上。EDTA可用作食品添加剂、洗涤剂添加剂、医疗用品等。

1、食品应用

食品级EDTA纯度在99%以上，是一种应用广泛的食品添加剂。它是一种抗氧化剂，具有防止油脂氧化的作用。广泛用作抗氧化剂、防腐剂、螯合剂，防止金属离子引起的维生素变色、变质、混浊和氧化损失。

广泛用作稳定剂的EDTA消除了酶所需的可能导致食品腐败的金属辅因子，并能保持食品的颜色和风味。

广泛用作成型剂，EDTA与食品在加工或储存过程中留下的微量金属有关，可以阻止金属与食品发生反应，从而避免破坏包装食品的颜色和内容物。

广泛用作着色剂，EDTA是蛋黄酱、番茄酱、腌制果酱和沙拉酱的补充剂，用于保持它们的颜色和风味，也用于保持一些软饮料的颜色。

其他饮料如威士忌、伏特加、朗姆酒等都含有EDTA，可以防止含有抗坏血酸和苯甲酸钠的饮料产生致癌物质苯。

EDTA有助于保持炼乳和脱脂乳的质地和风味纯正。

也可用于腌菜和罐头、饮料、食品(根据fda的资料，乙二胺四乙酸二钠可用于香肠、沙拉酱、蛋黄酱、谷物)、水产养殖等。

当然，作为食品添加剂，越多越好。在饮食搭配方面，果脯这类零食可以作为健康饮食的一部分。但由于高糖、高能量、高钠等问题，此类食物不宜多吃。同时，在选择这类食品时，也要注意其国家标准。比如GB 2760-2014《食品安全国家标准食品添加剂》规定了不同食品中EDTA的最大限量。

查阅《化妆品安全技术规范(2015版)》，我们发现乙二胺四乙酸二钠被列为禁用或限用物质。

有了EDTA的保护，可以保证一些加工食品可以“保像”食用，防止氧化变质，抑制微生物繁殖，延缓食品腐败变质。换句话说，没有它们的存在，我们就无法“任性”和“方便”地享用各种美食。

2、化妆品应用

EDTA是钙镁离子的优良螯合剂，用作乳液聚合用水的螯合剂。能去除Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等金属离子，减少金属离子对整个系统的氧化。

EDTA最早应用于化妆品是通过添加到肥皂或洗面奶中，目的是软化硬水(机理是EDTA可以螯合金属离子)，使皂基泡沫更丰富、更持久。

然后在50年代后期，发现EDTA可以提高化学防腐剂的抗菌性能，因此在化妆品行业受到更多的关注。

在化妆品配方中加入0.05%-0.2%的EDTA，然后溶解在水中的EDTA会与金属离子牢固结合，使其不再与阴离子发生反应，从而预防或减少上述不良现象的发生。

然而，对金属离子敏感的是一些含有离子型表面活性剂，尤其是阴离子型表面活性剂的洗涤剂配方，它们通常需要使用螯合剂。离子表面活性剂包括阳离子表面活性剂(如季铵盐)、阴离子表面活性剂(大部分是钠或钾离子)和两性离子表面活性剂(包括卵磷脂、氨基酸表面活性剂和甜菜碱表面活性剂)。

也可作为厌氧胶的络合剂，即利用EDTA处理甲基丙烯酸二甲酯，去除过渡金属离子，消除能促进过氧化物分解的影响，对提高厌氧胶的稳定性有非常好的作用。

EDTA的加入还可以起到防腐的作用。

EDTA还可以保持化妆品的pH值与人体皮肤的pH值相等，从而避免对皮肤的强烈刺激。

在这种情况下，只要金属离子的存在会对化妆品配方体系产生实际或潜在的不利影响，就有必要添加EDTA。

但EDTA在水中的溶解度较小(室温下为0.02 g/100mL)，而乙二胺四乙酸二钠的溶解度较高(11.1g/100mL)。所以为了使用方便，一般在化妆品中使用EDTA的钠盐。

除了乙二胺四乙酸二钠，乙二胺四乙酸四钠也有很好的水溶性，但是乙二胺四乙酸四钠的PH值是强碱性，而乙二胺四乙酸二钠是弱酸性。因此，乙二胺四乙酸二钠是化妆品中最常用的，通常简称为EDTA。虽然这两种不容易生物降解。

当然，也有其他螯合剂代替乙二胺四乙酸二钠，如辛基异羟肟酸、植酸钠等。也有比较好的，谷氨酸双乙酸钠(GLDA)和甲基甘氨酸双乙酸钠(MGDA)，其中48%重量来自天然植物产品，易于生物降解，28天生物降解率超过80%。

当然，由于其分子小，螯合金属离子的能力强，容易穿透皮肤被吸收，可能与人体组织竞争抓取微量金属离子，从而引起一系列刺激或其他有害影响。

但从它在滴眼液中的应用可以看出，主要是用量的问题，它在洗涤化妆品中的刺激性不一定比离子型表面活性剂强。目前还没有化妆品中使用乙二胺四乙酸二钠引起过敏或进一步伤害的例子。

即便如此，仍有主流的天然有机护肤品牌把“不含EDTA & # 34作为标准之一，比如瑞士洗衣协会已经通过决议，禁止洗涤产品中存在EDTA，主要是担心过量使用对环境造成危害。

从2009年开始，要求企业的产品必须标注所有成分的清单。然而，许多企业担心消费者的一些疑虑没有在配料中标明。从“纯天然，添加”的虚假宣传，很多标注的企业都被控“添加有害成分”。其实作为消费者，我们也应该能够在知道真相的情况下，辨别和选择最有利的产品。

乙二胺四乙酸二钠在化妆品中的添加量通常为0.05-0.2%。而且，化妆品不同于食品。根据化妆品的使用特点，每次使用少量化妆品，在皮肤强大的屏障作用下，吸收量很少。我不认为我需要担心它。

有人认为添加了乙二胺四乙酸二钠的产品是重金属超标，这本身就是一个矛盾的命题。既然厂家为了某些功效而超标添加重金属，为什么还要添加乙二胺四乙酸二钠来控制金属离子的活性呢？事实上，在质检部门的检测中，会使用硝酸进行消解，添加螯合剂一般不会影响消解结果，所以无论添加哪种螯合剂，都不会影响重金属检测结果。

总之，化妆品中的乙二胺四乙酸二钠并不完美，但也对化妆品有贡献。对于含有肽或植物提取物的体系，即使不使用乙二胺四乙酸二钠，也最好使用其他螯合剂。乙二胺四乙酸二钠历史悠久，作为化妆品被广泛使用，在合理的用量下，不需要太担心其安全性。

3、EDTA的医疗能力。

重金属在人体内的积累会对人体各个器官造成严重损害，尤其是呼吸系统、神经系统、生殖系统、消化系统。螯合疗法是重金属中毒的主要治疗方法，EDTA是螯合疗法中最常用的药物。

EDTA作为一种重要的螯合剂，将其制备成乙二胺四乙酸二钠钙，可以阻止其与体内钙的结合。乙二胺四乙酸二钠的另一种形式具有在体内螯合钙的能力。

更重要的是，EDTA可以与二价和三价金属螯合，形成稳定的可溶性金属络合物，通过肾脏随尿液排出体外。

因此，在二战末期，由于大量接触铅，在电池工厂工作和用铅涂料给美国海军舰艇喷漆的工人受到了严重的铅中毒影响。当这些人服用EDTA时，他们体内的铅被清除了。此后，EDTA成为治疗重度铅中毒的重要手段之一。

从20世纪50年代开始，EDTA及其制剂在临床上用于治疗铅中毒，可有效帮助患者排除体内90%以上的铅。此外，EDTA还能促进铜、锌、铁、锰、镉、钒、钴和一些放射性元素如钍、铀、镭、钚的排泄。

EDTA常用于治疗重金属中毒、动脉粥样硬化等人体血管疾病。金属离子的EDTA螯合剂能与金属离子形成化学惰性、无毒的螯合物，具有进入细胞膜清除细胞内有毒金属的能力。

EDTA广泛应用于牙齿修复和治疗。常见用途包括牙颈部非龋齿硬化牙本质粘结的预处理、瓷贴面和牙本质之间粘结的处理、钙化根管的制备等。EDTA能与牙本质中羟基磷灰石的钙离子形成稳定的螯合物，使根管内牙本质软化，器械容易进入，根管预备更顺利，根管形成更完善。临床上常用EDTA凝胶。用ISO器械将EDTA引入根管，3-5分钟后与牙本质羟基磷灰石中的钙离子反应，形成稳定的螯合物。同时根管壁软化良好，过氧化尿素和聚乙二醇起到有效的清洁和润滑作用。

采血试剂中的血液抗凝剂有很多种，其中有一种抗凝剂应用比较广泛，那就是EDTA钾。乙二胺四乙酸钾有多种类型，其中二钾应用广泛。EDTA二钾盐也被国际血液学标准化委员会推荐为血细胞计数和分类的首选抗凝剂。EDTA钾对血液中的钙离子有很大的亲和力，它能与钙离子络合，阻止凝血酶原转化为凝血酶，从而使血液抗凝。

EDTA配伍时注意以下禁忌:

EDTA与锌的螯合作用可使胰岛素失效；

EDTA与其盐和肠外营养液混合时，肠外营养液中的微量金属会被螯合；

EDTA与其盐类、强氧化剂、强碱及铜、镍、铜合金等高价金属离子的配伍禁忌；

EDTA或其二钠盐呈弱酸性，能与碳酸盐反应释放二氧化碳，与金属反应生成氢气。

4、EDTA的抗菌能力

抗菌机理是EDTA能与微生物细胞壁中的金属离子结合，提高微生物细胞壁的通透性，有利于抗菌剂的渗透和发挥作用。

主要针对革兰氏阴性菌，如大肠杆菌、志贺氏菌、肺炎、霍乱弧菌等。，特别是针对绿脓杆菌。即使单独使用，也能产生明显的杀菌效果。

实验表明，在不添加其他化学防腐剂的情况下，使用浓度为250 ppm的EDTA可杀灭99.99%的铜绿假单胞菌。当浓度降至100 ppm时，铜绿假单胞菌的死亡率为57%-99.5%。

另外，EDTA对一些酵母菌和霉菌也有很好的作用，但一般来说，不建议单独使用。最好和其他防腐剂一起使用，才能起到更好的抗菌作用。

5、其他应用

EDTA还可用作漂白固色剂、染色助剂、纤维处理助剂、洗涤剂、稳定剂、合成橡胶的聚合引发剂等。用于彩色照相材料的冲洗处理。

EDTA也常用于清洗和处理金属表面，可以防止铜、铁、镁、钙等金属元素的附着。

EDTA具有广泛的配位能力，能与几乎所有的金属离子形成稳定的螯合物，其金属螯合物在弱酸性条件下具有良好的溶解性。由于其良好的水溶性，其金属离子螯合物在水设备清洗中的研究和应用越来越多。

EDTA螯合剂的金属盐，如铜、钙、铁、镁、锌等。具有溶解性好、易吸收的优点，成为微肥的良好来源。而且这些螯合金属盐相互混合后不影响其溶解性，有利于用作多元复合微肥。而且EDTA有羧基参与反应，可以生成钾盐、铵盐等。在补充微量元素的同时可以补充钾肥和氮肥。

由于大多数核酸酶和一些蛋白酶需要镁离子，因此通常用作核酸酶和蛋白酶的抑制剂，也可用于去除抑制剂中的重金属离子。所以在生化实验中经常用到。比如EDTA和胰蛋白酶联合使用，因为钙、镁等金属离子会降低胰蛋白酶的活性。使用胰蛋白酶消化液时，EDTA可以螯合这些离子，消除胰蛋白酶的抑制作用。

EDTA滴定法是泥浆稳定中确定泥浆用量最常用的方法。它简单、快速、稳定，深受路试检测人员的欢迎。EDTA滴定法测定污泥稳定化中污泥用量的原理是EDTA与污泥稳定化中的钙离子发生反应。通过EDTA的消耗量(体积)可以得到污泥稳定化中钙离子的浓度，进而得到污泥稳定化中的污泥含量，即污泥用量。